两类非可展曲面零件自动纤维铺放变角度轨迹规划算法

为了避免非可展回转外壳类零件及非可展曲面变截面接头类零件在自动纤维铺放过程中出现除端面以外的剪切和重送现象,简化纤维铺放过程的复杂程度,提出一种针对这2类非可展曲面零件自动纤维铺放变角度轨迹规划算法.首先获取零件外形的数据信息,然后计算不同位置处的纤维铺放角,得到初始轨线上的点,最终获取所有轨迹线;此外,还针对不同零件给出了初始点的获取方法;并针对非可展回转外壳类零件及非可展曲面变截面接头类零件,以CATIA CAA与VC6.0为开发平台,给出了该算法的具体实现步骤.通过计算相邻两丝束之间的间隙或重叠,对文中算法的可行性进行了理论验证.     

网格化曲面的固定角度铺丝轨迹规划算法

研究适用于网格化曲面的自动铺丝固定角度算法,对现有固定角度算法及其优缺点进行归纳,阐述了铺放曲面网格化的优势和应用STL文件进行网格划分的原因.提出了2类网格化曲面固定角度自动铺丝轨迹规划算法.针对算法在网格化曲面轨迹规划过程中可能出现的顶点情况和无解情况,分析了它们产生的原因,并提出了相应的解决方案.通过采用基于VC++编程实现了文中算法,并由计算结果绘制轨迹线,验证了其正确性和合理性.将固定算法引入网格化曲面,增大了算法适用范围,降低了规划难度,提高了规划效率.     

复合材料管状结构自动铺丝路径算法

以母线为基础分段拟合生成铺丝路径.首先根据管状构件特点构造关键控制母线,通过插值生成所有母线作为铺丝参考路径,再采用与母线固定角度铺丝方法生成所有路径;然后讨论了对路径交叉和间隔情况的处理,并给出了铺丝精度控制策略;最后利用CATIA V5R14及其二次开发环境实现了铺丝算法,并通过飞机S型进气道的应用,验证了该算法的正确性与有效性.     

温控器陶瓷壳内槽深度在线测量方法研究

温控器陶瓷壳内槽中具有高度不同的平面,且都有安装孔,内槽深度在线测量难。针对底部有两层平面的温控器陶瓷壳,研究了一种基于零件角度预识别的多角度激光自适应测量内槽深度的方法。方法采用多激光环形光路结构,在环形支架上等距离安装8个独立可控的一字激光器。先通过拍照实时检测零件正放的旋转角度。然后自动查找合适方向的激光器并开启,使其在内槽的各平面上形成相互平行的分段光斑。再利用激光三角法将光斑之间的距离值转换为内槽的深度值。该方法可以根据零件的摆放,自动选择合适角度的照射激光,无需人工摆放零件,可自动避开干扰激光成像的区域。实验结果表明,该方法测量结果准确可靠,测量误差小于0.01mm。     

捷联式惯性导航仿真研究

捷联式惯性导航因其系统独立、性能稳定、设备简单等特点在军用及民用导航领域上受到青睐.利用惯性导航原理编写捷联式惯性导航程序,对惯性器件进行建模.为了对程序进行测试,结合真实飞行轨迹的方法与数学解析式设计了载体运行的路径及姿态角.利用设定的路径、姿态角与惯性导航算法算出的路径、姿态角进行对比分析主验证导航算法.说明改进算法是一种简单实用的飞行路径生成办法,同时验证了所写的导航算法的正确性.     

利用Kinect的人体动作视觉感知算法

提出了一种面向类人机器人的人体动作视觉感知算法,提高了利用Kinect作为视觉输入设备捕捉到的人体动作数据的精度.首先,通过逆运动学方程将捕捉到的关节位移信息转换成角度信息.然后,以角速度和角加速度的变化为依据,将长时间的运动自动分割成独立片段,并用相关向量机原理估计出高精度的角度轨迹.最后,用角度轨迹的空间相似性、时间相似性、平滑度等指标对该算法进行了评估,并在NAO机器人平台上对算法处理后的动作进行了实验验证.实验结果表明,该算法有效提高了动作感知的时空相似性和轨迹平滑度,为高精度的动作模仿奠定了基础.     

基于SolidWorks生成两斜交圆锥表面展开图

针对锥形三通管展开过程较复杂、现有的技术还无法实现其展开图的自动绘制的情况,运用形数结合的思想,提出了通用的两斜交圆锥精确展开的解析放样算法。首先通过该算法建立了轴线斜交的两圆锥表面的数学模型,推导出相贯线方程,并利用SolidWorks二次开发技术建立了相贯线空间模型,由此对相贯线方程正确性进行了验证;其次应用展开原理建立了空间曲线的展平曲线方程,最后使用VB编程在SolidWorks实现了斜交锥形三通管参数化展开图的自动绘制。实例运行结果及有关数据表明该算法运算速度快,精度高,通用性强,可用于多种钣金类零件的展开图绘制,方便了钣金类零件的制造。     

基于Python的Abaqus二次开发在层压板修理模拟中的应用

为加快复合材料层压板单面贴补参数设计的效率,利用基于Python的Abaqus二次开发技术,开发针对复合材料层压板单面贴补修理的快速建模及后处理程序.结果表明,程序能够通过输入单面贴补设计参数便捷地创建模型,并且计算结束后能通过快速后处理程序自动提取所需的数据和信息.该程序能够针对单面贴补修理母板的长度、宽度、单层厚度、层数和铺层顺序,补片的层数、直径和铺层顺序,以及复合材料单向预浸料和胶膜的性能等参数进行设计分析.用该程序计算得到的易破坏位置和破坏模式与试验结果的误差小于10%,证明该程序可行.     

利用三次样条改进蚁群算法的无人机航路规划

针对无人机在二维平面自动飞行中转弯角度过大、路径规划困难的问题,研究了蚁群算法在复杂环境下航路规划中的应用,利用链接图简洁的特点建立空间模型,对无人机的飞行环境和航迹代价进行了描述,并结合三次样条插值函数与蚁群算法,提出了改进蚁群算法,对无人机飞行路径进行优化,并给出算法软件流程。利用MATLAB进行了仿真实验,得出了最优的航路,算法具有较好的稳定性和鲁棒性,对轨迹中不可飞的尖角进行了平滑处理,使得航路为曲线轨迹,满足无人机工作的性能要求,减少无人机在飞行中的代价损耗,验证了该优化算法在无人机航路规划中的可行性。     

随机布署平面传感器阵列实现色噪声下运动节点跟踪算法

针对色噪声下的空间运动节点跟踪问题,提出一种新的辅助变量子空间跟踪算法.该算法采用秩1更新,构造两个无约束代价函数,求其递归最小二乘解跟踪信号子空间.得到信号子空间后,构造矩阵方程,通过最小二乘解实现空间运动节点的方向跟踪,所得空间二维角度能自动配对.在任意的平面传感器阵列下,所提算法和著名EIV-PAST算法均具有较好的节点跟踪性能,跟踪的信号子空间夹角和信号子空间误差较小,所提算法的正交性能显著优于EIV-PAST算法.     

Global sensitivity analysis for fiber reinforced composite fiber path based on D-MORPH-HDMR algorithm

This study presents a quantitative sensitivity analysis for the assessment of fiber reinforced composites (FRCs). Global sensitivity analysis (GSA) approach is based on the variance based method incorporating Random Sampling-High Dimensional Model Representation (RS-HDMR) expansion in which component functions are determined by diffeomorphic modulation under observable response preserving homotopy (D-MORPH) regression. The advantage of the D-MORPH regression lies in its capability to solve linear algebraic equations with a limited number of sample points. The main purpose is to investigate the influence of fiber path, regarded as the design variable, on the formability and structural performance of FRCs. Wherein, spring-back and load-carrying capacity are two meaningful problems to be addressed. Two typical FRCs are included that an L-shaped part with straight fiber path using autoclave manufacturing process and a variable stiffness composite cylindrical shell under pure bending. The work not only focuses on the ranking of design variables but also hopes to find out their interactions represented by the second order global sensitivity indexes. After being tested by three typical numerical functions, the GSA algorithm highlights that spring-back of FRC using autoclave manufacturing process is most sensitive to fiber orientation angles on plies close to the tool. And buckling performance of the VS cylinder is dominated by fiber orientation angles at compression/tension regions.     

一种面向并行设计规划的快速布局模型与算法

面向并行设计规划的快速布局是高性能计算机概念设计不可缺少的重要手段,布局目标、布局对象、布局结果等方面的特殊性,决定了传统布局方法难以满足并行设计规划需求。针对巨型机概念设计需求,在传统芯片级与系统级布局规划方法基础上,提出一种面向并行设计规划的快速布局模型与算法。该算法是基于有向图分解模型的分级布局算法,将定时驱动布局思想引入结群过程,是集定时驱动布局、基于结群的布局、基于划分的布局和有向图分解为一体的快速布局算法。该算法被成功应用到某巨型机概念设计的并行设计规划过程。     

低故障恢复开销的软件定义网络控制器布局算法

控制器部署技术是软件定义网络的重要研究方向。现有控制器布局技术更多地关注节点故障时网络的鲁棒性布局方法,缺乏对连边故障情况下的灾备分析。为了解决这个问题,建立了一种低故障恢复开销软件定义网络控制器布局模型,该模型针对连边故障进行设计,并利用基于模拟退火思想的算法进行求解。仿真结果表明,该模型及算法在尽量少地损失网络时延代价的同时,有效降低了控制路径出现故障时网络的故障恢复开销。     

双连杆刚柔机械臂无残余振动位置控制

针对双连杆刚柔机械臂,提出一种基于轨迹规划的无残余振动位置控制方法,在将机械臂的末端执行器从任意初始位置移动到目标位置的同时,确保系统没有残余振动产生.首先,建立系统的动力学模型,并通过分析该模型得到系统的状态约束方程.其次,基于状态约束方程,运用双向轨迹规划方法规划一条系统前向轨迹和一条系统反向轨迹.然后,利用时间倒转方法及基于遗传算法的轨迹优化方法对两条轨迹进行拼合,得到一条从系统初始状态到目标状态的期望轨迹.最后,设计轨迹跟踪控制器使系统沿期望轨迹到达目标状态,实现系统的无残余振动位置控制目标.仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

Postbuckling analysis of piezoelectric multiscale sandwich composite doubly curved porous shallow shells via Homotopy Perturbation Method

In this study postbuckling behaviors of multiscale composite sandwich doubly curved piezoelectric shell with a flexible core and MR layers by employing Homotopy Perturbation Method in hygrothermal environment has been investigated. By using Reddy third shear deformable theory the face sheets and third-order polynomial theory of the flexible core the strains and stresses are obtained. A mathematical model for the multiscale composite layered shell with a flexible core and magnetorheological layer (MR) that incorporates the nonlinearity of the in-plane and the vertical displacements of the core is assumed. Three-phase composite shells with polymer/Carbon nanotube/fiber and polymer/Graphene platelet/fiber either uniformly or non-uniformly based on different patterns according to Halpin–Tsai model have been considered. The governing equations of multiscale shell have been derived by implementing Hamilton’s principle. Meanwhile, simply supported boundary conditions are employed to the shell. For investigating correctness and accuracy, this paper is validated by other previous researches. Finally, different parameters such as temperature rise, various distribution patterns, magnetic fields and curvature ratio are considered in this article. It is found these parameters have significant effect on the frequency–amplitude curves.

     

Sensor Placement for Sensing Coverage and Data Precision in Wireless Sensor Networks

We present a novel paradigm of sensor placement concerning data precision and estimation. Multiple abstract sensors are used to measure a quantity of a moving target in the scenario of a wireless sensor network. These sensors can cooperate with each other to obtain a precise estimate of the quantity in a real-time manner. We consider a problem on planning a minimum-cost scheme of sensor placement with desired data precision and resource consumption. Measured data is modeled as a Gaussian random variable with a changeable variance. A gird model is used to approximate the problem. We solve the problem with a heuristic algorithm using branch-and-bound method and tabu search. Our experiments demonstrate that the algorithm is correct in a certain tolerance, and it is also efficient and scalable.     

空间曲线的六轴联动控制算法研究与测试

针对六坐标空间的复杂曲线的加工,提出六轴联动的控制算法。根据六轴之间的运动关系,合成其进给速度,由之推导出插补变量值,得出相应的六轴插补坐标值,实现动点的稳速控制。采用该控制算法在自主研制的六轴嵌入式数控工具磨削系统中进行锥刃磨削的多轴联动插补测试,根据锥刃铣刀的数学模型得出插补算式。仿真与实际磨削测试表明,该六轴联动控制算法切实高效,实现复杂曲线的六轴联动控制,进给的合成速度控制恒定,能确保高质量加工。     

Modeling, simulation and fuzzy control of an anthropomorphic robot arm by using Dymola

Analysis and fuzzy control of an anthropomorphic robot arm on a special trajectory is the subject of this paper. These types of systems are used in cutting operations on materials, joining materials by welding, material handling in remote and dangerous environments, packing of foods, inspection/testing electronic parts or medical products. This robot arm realizes the handling motion on a special trajectory. In this study, the first three links of Mitsubishi RV-2AJ Industrial Robot, are like an anthropomorphic arm, have been modeled and simulated by using Dymola. Kinematic equations have been obtained and mathematical model of this system has been formed by using Lagrange’s Equations. Fuzzy logic controller for the joint angles for the motion trajectory has been designed and the simulation results have been presented at the end of the study.     

遗传布局算法

VLSI门阵列模式布局是一类NP完全问题，传统的分析、研究方法和求解策略不能提供优化布局。文中将遗传算法应用于门阵列模式布局，提出了遗传布局算法，设计了相应的选择函数、交叉算子和变异算子，使布局的构形更趋合理。模拟结果表明，应用遗传布局算法能在较短的时间内提供优化解，为解决大规模、复杂的布局问题提供了广阔的前景。     

基于遗传算法的电子元器件优化布局

用微元体热平衡法建立电路板上元件温度场求解的数学模型,采用高斯-赛德尔迭代法求解热平衡方程组。用改进的遗传算法对元件布局进行优化设计,仿真实验表明全局优化大大降低了系统的温度应力,提高了系统的可靠性。此外,用Flotherm软件模拟了电路板的温度场,验证了优化布局模型和算法的有效性。